一种防抱死高温密封蝶阀.pdf

一种防抱死高温密封蝶阀，属于密封蝶阀技术领域，用于防止发生密封阀高温抱死故障。其技术方案是：它的阀体密封圈位于阀体支承座的内侧，沿着阀体密封圈的圆周有多个水平方向的锁紧螺栓与阀体支承座相连接，在阀体支承座与阀体密封圈的接触面上有定向销，定向销沿着阀体密封圈的直径方向，阀体密封圈的外圆周面与阀体的内圆周面之间有2-3mm间隙。本发明消除了阀体温度变化对阀体密封圈胀缩的限制，也消除了阀门密封副结合面受到的温升胀缩的影响，避免了密封蝶阀的抱死现象，同时能够使阀门始终处于良好的密封状态。本发明结构简单、设计合理，解决了高温密封蝶阀在高温工况下发生抱死的故障长期没有解决的难题，显著提高了企业的经济效益。

权利要求书
1.  一种防抱死高温密封阀门，它包括阀体（1）、阀体支承座（2）、阀体密封圈（3）、阀板密封环（5）、阀板（6）、阀杆（7）、传动装置（8），阀体支承座（2）与阀体（1）相连接，传动装置（8）与阀杆（7）相连接，阀杆（7）与阀板（6）相连接，其特征在于：阀体密封圈（3）位于阀体支承座（2）的内侧，沿着阀体密封圈（3）的圆周有多个水平方向的锁紧螺栓（4）与阀体支承座（2）相连接，锁紧螺栓（4）垂直于阀体密封圈（3）的圆周平面，多个长形螺栓光孔及锁紧螺栓（4）沿着阀体密封圈（3）的圆周均布，在阀体支承座（2）与阀体密封圈（3）的接触面上有定向销（9），定向销（9）沿着阀体密封圈（3）的直径方向，阀体密封圈（3）的外圆周面与阀体（1）的内圆周面之间有2-3mm间隙。

2.  根据权利要求1所述的防抱死高温密封阀门，其特征在于：所述阀板密封环（5）与阀板（6）焊接为一体。

3.  根据权利要求2所述的防抱死高温密封阀门，其特征在于：所述阀体（1）的下部安装坡面半环（10），坡面半环（10）位于阀板密封环（5）的通风面方向，坡面半环（10）由垂直于阀体（1）内壁的120°圆环和导流环组成，圆环的宽度为30mm，导流环的上端与圆环的上端相连接，导流环的下端与阀体（1）内壁相连接，导流环（11）的环面与阀体（1）内壁呈20°-30°的导流角。

说明书一种防抱死高温密封蝶阀
技术领域
本发明涉及一种高炉尘气系统中使用的密封蝶阀，属于密封蝶阀技术领域。
背景技术
密封蝶阀是高炉尘气系统中的重要设备，在使用过程中，靠近高炉一端的金属密封蝶阀经常发生高温抱死故障，已经成为影响生产的的老大难问题。一旦阀门发生热抱死，就必须停炉降温，待系统温度降至近常温时，才能将阀门打开恢复生产。每发生一次热抱死，都将造成上亿元的休风损失，严重影响了企业的经济效益。
密封蝶阀产生高温热抱死现象，是传统硬密封金属蝶阀的材质与结构综合因素造成的。为了适应密封蝶阀的密封、耐磨、抗氧化等性能要求，阀门密封副都是选用优质不锈钢制作，而阀门本体是用优质碳素结构钢。这类阀门安装在近炉端高炉煤气管道系统时，温升到近350℃及以上时，不同材质的不同膨胀系数，便产生了膨胀差。由于现有的密封蝶阀的结构中，密封蝶阀的阀体密封圈与阀体为刚性连接，即两个构件焊接成一体。阀体密封圈及阀板密封环选用优质不锈钢（1Cr18Ni9Ti），而阀门本体及阀板本体是选用Q235优质碳素结构钢，二者膨胀系数不同，在温度由20℃升到350℃时，1Cr18Ni9Ti膨胀率17.4×10-6/℃，碳素钢（12.5~13.7）×10-6/℃，其温升膨胀率相差近为33％。不锈钢圈的膨胀量大于阀体产生的膨胀量，受阀体刚性结构的限制，无法按自身几何形态向外扩张，在阀体有限的的扩张范围内只有向着内向胀缩，而阀板密封环向外扩张便产生了叠加密合,这种叠加密合类似一个楔子在密封副中间使使阀门打开困难，即发生抱死。
以DN600金属硬密封蝶阀为例，当管道由20℃升温达到350℃时，阀体密封副直径设定为580mm，阀板密封环及阀体密封圈均应按照580×17.5×（350-20）℃×10-6=3.3mm，产生膨胀量。而承接（焊接）阀体密封圈的碳钢本体则是按照580×（12.5+13.7）/2×（350-20）℃×10-6=2.5mm的膨胀量，限制着密封圈的自由伸胀。其中这0.8mm的膨胀差像一个楔子一样拱在密封副中间，形成三级过盈配合。这就是产生热抱死形成的原因。
目前，现有的高温密封蝶阀在高温工况下发生抱死的故障一直没有得到有效的解决，对生产的顺利进行产生了严重影响，不但打乱了生产的节奏和连续性，也给企业带来了巨大的经济损失，因此开发研制防高温抱死阀门成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种防抱死高温密封蝶阀，这种密封蝶阀避免了密封蝶阀不同部件因材质差异产生的不同膨胀量造成的抱死现象，同时能够使阀门始终处于良好的密封状态，保证阀门在设计温升范围内的正常运转开关工作。坡面半环与导流板阻止管道灰尘跌落密封面，防止密封副积灰影响密封。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种防抱死高温密封阀门，它包括阀体、阀体支承座、阀体密封圈、阀板密封环、阀板、阀杆、传动装置，阀体支承座与阀体相连接，传动装置与阀杆相连接，阀杆与阀板相连接，其改进之处是，阀体密封圈位于阀体支承座的内侧，沿着阀体密封圈的圆周有多个水平方向的锁紧螺栓与阀体支承座相连接，锁紧螺栓垂直于阀体密封圈的圆周平面，多个长形螺栓光孔及锁紧螺栓沿着阀体密封圈的圆周均布，在阀体支承座与阀体密封圈之间的接触面上有定向销，定向销沿着阀体密封圈的直径方向，阀体密封圈的外圆周面与阀体的内圆周面之间有2-3mm间隙。
上述防抱死高温密封阀门，所述阀板密封环与阀板焊接为一体。
上述防抱死高温密封阀门，所述阀体的下部安装坡面半环，坡面半环位于阀板密封环的通风面方向，坡面半环由垂直于阀体内壁的120°圆环和导流环组成，圆环的宽度为30mm，导流环的上端与圆环的上端相连接，导流环的下端与阀体内壁相连接，导流环的环面与阀体内壁呈20°-30°的导流角。坡面半环与导流板阻止管道灰尘跌落密封面，防止密封副积灰影响密封。
本发明的有益效果是：
本发明将阀体密封圈与阀体的连接结构由传统的焊接式的刚性连接改为阀体密封圈与阀体支承座的螺栓锁紧式的铰性连接，使阀体密封圈受温升影响而产生膨胀时，不受阀体的限制，消除了阀体温度变化对阀体密封圈胀缩的限制，也消除了阀门密封副结合面受到的温升胀缩的影响，密封副之间的浸合始终处在常温时的结合原始状态下，保证了阀门在设计温升范围内的正常运转开关工作。本发明避免了密封蝶阀不同部件因材质差异产生的不同膨胀量造成的抱死现象，同时能够使阀门始终处于良好的密封状态。
本发明结构简单、设计合理，解决了高温密封蝶阀在高温工况下发生抱死的故障长期没有解决的难题，使生产能够顺利进行，保证了生产的节奏和连续性，避免了因高温蝶阀抱死给企业带来了巨大的经济损失，显著提高了企业的经济效益，在行业内有极高的推广价值。
附图说明
图1是本发明的正视图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图2的阀门打开状态示意图；
图4、5、6、7、8是坡面板防止密封副污染的原理图。
图中标记如下：阀体1，阀体支承座2，阀体密封圈3，锁紧螺栓4，阀板密封环5，阀板6，阀杆7，传动装置8，定向销9，坡面半环10，导流板11。
具体实施方式
本发明包括阀体1、阀体支承座2、阀体密封圈3、阀板密封环5、阀板6、阀杆7、传动装置8，阀体支承座2与阀体1相连接，传动装置8与阀杆7相连接，阀杆7与阀板6相连接，这些结构都是现有技术。
图1、2、3显示，本发明改变了阀体密封圈3与阀体1的刚性连接结构，将阀体密封圈3放置于阀体支承座2的迎风面方向一侧，用锁紧螺栓4进行连接，这种连接结构在阀体密封圈3受温升影响而产生膨胀时，密封环长形螺栓孔使密封圈不受限制的自由胀缩，消除了阀门温度变化对阀体密封圈3胀缩的限制。
图1、2、3显示，锁紧螺栓4为多个，沿着阀体密封圈3的圆周在水平方向的与阀体支承座2相连接，锁紧螺栓4垂直于阀体密封圈3的圆周平面，多个长形螺栓光孔及锁紧螺栓4沿着阀体密封圈3的圆周均布。
图1、2、3显示，在阀体支承座2与阀体密封圈3的接触面上有定向销9，定向销9沿着阀体密封圈3的径向制作。定向销的作用是保证制作及使用中阀体密封圈3的稳定性，同时给不锈钢密封圈3受热变形以自由胀缩空间。阀体密封圈的外圆周面与阀体的内圆周面之间有2-3mm间隙，以保证阀体密封圈3受温度影响产生胀缩变量而不受干涉。
图1、2、3显示，阀板密封环5与阀板6焊接为一体，保证阀门传动装置8通过阀杆7、阀板6带动阀板密封环5实现阀门的打开和关闭功能。
图1、2、3显示，阀体1的下部安装坡面半环10，坡面半环10位于阀板密封环5的通风面方向，坡面半环10由圆环和导流环组成，圆环垂直于阀体1内壁，圆环为半圆环，半圆为120°弧度，圆环的宽度为30mm，导流环的上端与圆环的上端相连接，导流环的下端与阀体1内壁相连接，导流环的环面与阀体1内壁呈30°的导流角，在坡面半环10的通风面方向还有导流板11。
这种结构可以大大减少尘气对密封副污染问题。具体原因是，高炉荒煤气系统中随管道排出的尘气含量有多种不可控制成份，不能随尘气一起进入除尘设备，而发生中途跌落，最可怕的是一旦有蒸汽流入，这些不随行颗粒，随时跌落的机会大大增加。如果落在阀门密封面上，这些粘性物质长时间积累，将使阀门无法关闭和打开。使该系统无法正常运转。
根据用户提供的参数，经分析，可以加上相关构件迫使这些不稳定颗粒越过阀门密封面，跌落在可控范围以外。
一个实施例的高炉参数为：管道通径DN600mm，管道压力0.25MPa，管道尘气流速10m/s。
图4、5、6、7、8显示，坡面半环10防止密封副污染的原理如下：
排除不规则形状尘气颗粒在气流中可能产生的浮力影响，以质子的跌落极限重力加速度G=9.8m/s2为参数值，则气流速度及微粒跌落抛物速度向量三角形ΔOAB。
OA=10m/s,AB=1/2GT2=4.9m/s,AB即为在管道10m段范围内的垂直跌落距离不随行物质的跌落速度，虚线OB即为跌落抛物线轨迹，B点为落点，同时也形成了是1s时间段的矢量三角形的△O’A’B’， O’A’=10m，A’B’=4.9m。现加装一个30°坡面半环10，控制尘气中微粒的跌落。
并设定由坡面半环10顶点越过阀门密封面到200mm处为防污染控制区，设为PP`。尘气仍按10m/s的管道流速流过，这段距离用0.02s的时间即可到达防污染控制点。PP`为尘气微粒跌落的抛物线轨迹，其落点设为M，连接PM，则PM=1/2G×(0.02)2s2=1.96mm。考虑到生产中流速变化以及休风减速影响。设定另一个综合流速2m/s，则尘气流过管道的时间为0.1s，则其抛物轨迹的跌落垂直距离为1/2G×(0.1)2s2=49mm，（即可能产生的垂直跌落距离在49-1.96mm之间）。由于坡面半环10是一个30°的圆锥角导流面所以迫使气流沿坡面板上抬30°，使OP线的P点上抬到P’处，SP’=200×tg30°=115.4mm，则P`M=(115.4+25)mm>1.96-49mm，不至于在控制范围内的密封面上造成跌落污染。坡面半环10的安装迫使沿坡面形成高密度的激流带，阻止了管道气流中防控范围内不可测的跌落现象的发生。